水污染物顆粒凈化問題分析數學模型問題的提出

楊鴻忠

摘要：水的污染有兩類： 一類是自然污染；另一類是人為污染。根據污染雜質的不同分為化學性污染、物理性污染和生物性污染三大類。水中雜質按尺寸分，可分為溶解物、膠體顆粒和懸浮物3種。

關鍵詞：化學性污染；物理性污染；生物性污染；膠體顆粒；懸浮物

中圖分類號：O13文獻標識碼：A文章編號：1671—1580（2015）10—0148—02

一、問題提出

眾所周知，水是地球上所有生命賴以生存的基礎。沒有水，一切生命創造的精彩都將不復存在。當今世界，經濟在高速發展，我們對于水的需求更大，然而我們卻在面臨前所未有的水危機，水污染的惡化更使水資源短缺雪上加霜。我們的水資源正在遭受各種污染的侵襲，水污染嚴重破壞了生態環境、影響人類生存，要想實現人類社會的可持續發展，首先要解決水污染問題。

由有害化學物質造成水的使用價值降低或喪失稱之為水污染。水的污染有兩類：一類是自然污染；另一類是人為污染。而后者是主要的。水污染可根據污染雜質的不同而主要分為化學性污染、物理性污染和生物性污染三大類。水中雜質按尺寸分，可分為溶解物、膠體顆粒和懸浮物3種。有些雜質可以用基于高濃度、外加計量反應試劑為基礎的傳統的物化方法（如沉降、吸附、濕式氧化等） 以及生化技術等進行處理。而對于天然水體和飲用水中低濃度、高毒性、難降解污染物 ，如多溴聯苯醚、全氟辛酸（磺酸）、消毒副產物、內分泌干擾物、PPCPs（抗生素）等。 很難用前述傳統的物化方法和生化技術等技術進行處理，迫切需要提出建立新型的高效選擇性檢測和消除的原理和方法。

1.利用動態光反射儀器測量出水中某污染物粒徑隨時間的變化值（見表1），請就給定的數據擬合出粒徑隨時間變化的曲線和分布。

2.就測量出的數據評價該測量方法的優缺點。

3.試建立模型說明如何對這類的污染物進行處理，達到凈化污水的目的。

二、模型假設

1.假設污染物顆粒一直處于運動狀態中，沉降顆粒數量較少，對測定結果不產生影響。

2.假設溫度對污染物顆粒的粒徑影響可以忽略。

3.假設光照對污染物顆粒的粒徑影響可以忽略。

4.樣本方差σ2已知時，顆粒粒徑為均值。

三、變量說明

對本文對所用到的變量做如下定義：

w：權值，b：偏置項，ε：不敏感損失函數，ξi：松弛因子，C：正則常數，αi：拉格朗日乘子，α*i：拉格朗日乘子，F：高維空間，λi：拉格朗日乘子，λ*i：拉格朗日乘子，γ：核參數，n：樣本容量，m：水質指標數目，N：最高水質等級，Ex（j）：原第j個水質指標{x*（i，j）|i=1，2，…，n，}的均值，Sx（j）：原第j個水質指標{x*（i，j）|i=1，2，…，n，}的標準差，di：為第i個樣本的水質指標與研究水體水質指標之間的距離，wi：為權重，x：沿河距離，t：時間，A：過水段面面積，Q：流量，C：謝才Chezy系數，R：水力半徑，g：重力加速度，C：模擬物質的濃度，u：河流平均流速，Ex：對流擴散系數，K：模擬物質的一級衰減系數，V：流速，a，b：用戶設定參數。

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